MySQL InnoDB 中的鎖機制詳解

寫在前面

數據庫本質上是一種共享資源，因此在最大程度提供併發訪問性能的同時，仍需要確保每個用戶能以一致的方式讀取和修改數據。鎖機制（Locking）就是解決這類問題的最好武器。

首先新建表 test，其中 id 爲主鍵，name 爲輔助索引，address 爲唯一索引。

CREATE TABLE `test` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` int(11) NOT NULL,
  `address` int(11) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `idex_unique` (`address`),
  KEY `idx_index` (`name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=7 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

INSERT 方法中的行鎖

可見，如果兩個事務先後對主鍵相同的行記錄執行 INSERT 操作，因爲事務 A 先拿到了行鎖，事務 B 只能等待直到事務 A 提交後行鎖被釋放。同理，如果針對唯一索引字段 address 進行插入操作，也需要獲取行鎖，圖同主鍵插入過程類似，不再重複。

但是，如果兩個事務都針對輔助索引字段 name 進行插入，不需要等待獲取鎖，因爲輔助索引字段即使值相同，在數據庫中也是操作不同的記錄行，不會衝突。

Update 方法與 Insert 方法結果類似。

SELECT FOR UPDATE 下的表鎖與行鎖

事務 A SELECT FOR UPDATE 語句會拿到表 test 的 Table Lock，此時事務 B 去執行插入操作會阻塞，直到事務 A 提交釋放表鎖後，事務 B 才能獲取對應的行鎖執行插入操作。

但是如果事務 A 的 SELECT FOR UPDATE 語句緊跟 WHERE id = 1 的話，那麼這條語句只會獲取行鎖，不會是表鎖，此時不阻塞事務 B 對於其他主鍵的修改操作

輔助索引下的間隙鎖

先看下 test 表下的數據情況：

mysql> select * from test;
+----+------+---------+
| id | name | address |
+----+------+---------+
|  3 |    1 |       3 |
|  6 |    1 |       2 |
|  7 |    2 |       4 |
|  8 |   10 |       5 |
+----+------+---------+
4 rows in set (0.00 sec)

間隙鎖可以說是行鎖的一種，不同的是它鎖住的是一個範圍內的記錄，作用是避免幻讀，即區間數據條目的突然增減。解決辦法主要是：

• 防止間隙內有新數據被插入，因此叫間隙鎖
• 防止已存在的數據，在更新操作後成爲間隙內的數據（例如更新 id = 7 的 name 字段爲 1，那麼 name = 1 的條數就從 2 變爲 3）

InnoDB 自動使用間隙鎖的條件爲：

• Repeatable Read 隔離級別，這是 MySQL 的默認工作級別
• 檢索條件必須有索引（沒有索引的話會走全表掃描，那樣會鎖定整張表所有的記錄）

當 InnoDB 掃描索引記錄的時候，會首先對選中的索引行記錄加上行鎖，再對索引記錄兩邊的間隙（向左掃描掃到第一個比給定參數小的值， 向右掃描掃描到第一個比給定參數大的值， 以此構建一個區間）加上間隙鎖。如果一個間隙被事務 A 加了鎖，事務 B 是不能在這個間隙插入記錄的。

我們這裏所說的 “間隙鎖” 其實不是 GAP LOCK，而是 RECORD LOCK + GAP LOCK，InnoDB 中稱之爲 NEXT_KEY LOCK

下面看個例子，我們建表時指定 name 列爲輔助索引，目前這列的取值有 [1,2,10]。間隙範圍有 (-∞, 1]、[1,1]、[1,2]、[2,10]、[10, +∞)

Round 1:

• 事務 A SELECT … WHERE name = 1 FOR UPDATE;
• 對 (-∞, 2) 增加間隙鎖
• 事務 B INSERT … name = 1 阻塞
• 事務 B INSERT … name = -100 阻塞
• 事務 B INSERT … name = 2 成功
• 事務 B INSERT … name = 3 成功

Round 2:

• 事務 A SELECT … WHERE name = 2 FOR UPDATE;
• 對 [1, 10) 增加間隙鎖
• 事務 B INSERT … name = 1 阻塞
• 事務 B INSERT … name = 9 阻塞
• 事務 B INSERT … name = 10 成功
• 事務 B INSERT … name = 0 成功

Round 3:

• 事務 A SELECT … WHERE name <= 2 FOR UPDATE;
• 對 (-∞, +∞) 增加間隙鎖
• 事務 B INSERT … name = 3 阻塞
• 事務 B INSERT … name = 300 阻塞
• 事務 B INSERT … name = -300 阻塞

InnoDB 鎖機制總結

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參考資料

• 《MySQL 技術內幕 InnoDB 存儲引擎》第二版 姜承堯著
• About MySQL InnoDB’s Lock

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